Segmentation of large images with complex networks and super pixels

Segmentação de imagens é ainda uma etapa desafiadora do processo de reconhecimento de padrões. Entre as abordagens de segmentação, muitas são baseadas em particionamento em grafos, as quais apresentam alguns inconvenientes, sendo um deles o tempo de processamento muito elevado. Com as recentes pesquisas na teoria de redes complexas, as técnicas de reconhecimento de padrões baseadas em grafos melhoraram consideravelmente. A identificação de grupos de vértices pode ser considerada um processo de detecção de comunidades de acordo com a teoria de redes complexas. Como o agrupamento de dados está relacionado com a segmentação de imagens, esta também pode ser abordada através de redes complexas. No entanto, a segmentação de imagens baseado em redes complexas apresenta uma limitação fundamental, que é o número excessivo de nós na rede. Neste trabalho é proposta uma abordagem de redes complexas para segmentação de imagens de grandes dimensões que é ao mesmo tempo precisa e rápida. Para alcançar este objetivo, é incorporado o conceito de Super Pixels, visando reduzir o número de nós da rede. Os experimentos mostraram que a abordagem proposta produz segmentações de boa qualidade em baixo tempo de processamento. Além disso uma das principais contribuições deste trabalho é a determinação dos melhores parâmetros, uma vez que torna o método bastante independente dos parâmetros, o que não fora alcançado antes em nenhuma pesquisa da áreaImage segmentation is still a challenging stage of the pattern recognition process. Amongst the various segmentation approaches, some are based on graph partitioning, many of which show some drawbacks, such as the high processing times. Recent trends on complex network theory have contributed considerably to the development of graph-based pattern recognition techniques. The identification of group of vertices can be considered a community detection process according to complex network theory. Since data clustering is closely related to image segmentation, image segmentation tasks can also be tackled by complex networks. However, complex network-based image segmentation poses a very important limitation: the excessive number of nodes of the underlying network. In this work we propose a approach based on complex networks suitable for the segmentation of image with large dimensions that is accurate and yet fast. To accomplish that, we have incorporated the concept of Super Pixels aiming at reducing the number of the nodes in the network. The results have shown that the proposed approach delivered accurate image segmentation within low computational times. Another contribution worth mentioning is the determination of the best values for the parameters needed by the underlying graphbased segmentation and community detection algorithms, which enabled the proposed approach to become less dependent on the parameters. To the best of our knowledge, this is a new contribution to the fiel